民航空管场监自动化系统的设计与实现

民航空管场监自动化系统的设计与实现

陈剑楠 朱超猛

中国民用航空局新疆空中交通管理局 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：随着国家经济发展的越来越好，航空运输业不断进步，飞机数量不断增加，在一定程度上给机场带来了一定的压力。与此同时，机场管理也面临着巨大的挑战。机场地面监控技术在机场管理中发挥着重要作用。

关键词：民航空管；场监自动化；设计；实现

引言

为何要设计场面监视自动化系统？由于中国信息技术的不断完善，场面监视在民航企业顺利进展工作中发挥了重要的作用，通过自动化场监系统能够带给机场安全保障。对场面进行管理的作用在于降低飞机起飞时间，为机场的空间使用率做最大努力，保障启程安全。

1场面监视数据处理流程

SAAB场面监视自动化系统在监视时主要的数据功能包括对飞机的车辆、方向、距离、飞行速度等。作为民航空管管理员的眼睛，SAAB场面监视自动化系统与监视数据相关联，进行预测滤波、数据的外推和跟踪情况处理，在具有一定数据后才得以形成较为稳定的航迹输出数据。但也正是因为数据输入的输入，不免会参入其他较多的杂乱信息，使得有效信息无法明确挖掘。况且许多有效的数据信息并非完全来源于一处，可能来源于飞机，也可能来源于地面车辆信息。航班在整个运行轨迹中表现的促仅是直线行驶，有可能转弯、飞行以及渐变速度型落地等，总体而言其形式非常复杂多变。而怎样才能彻底消除数据中涵盖的其他杂波，并得到有效的监视数据是需要严谨对待的问题。

1场面监视技术的原理

1.1一次雷达

一次雷达是由发射机、接收机、信号处理机、终端设备以及天线等部分组成，一次雷达也就是脉冲雷达，在频繁不断地发射脉冲信号，接收机在间隔时间接收到脉冲信号，并由间隔时间检测到物体的位置距离，经过信号处理器加工处理，再从目标返回到接收机，雷达根据信号的频率幅度来检测到物体的距离方向。

1.2二次雷达

二次雷达发射有关于询问模式的信号，在飞机上安装答应器，当地面上发射信号后，飞机上的应答机接受到信号再加工处理，翻译，将内容以编码的形式由答应机发回到地面，地面上的显示器会根据返回的编码检测到飞机的飞行高度、距离以及位置方位。二次雷达的组成包括地面询问雷达以及机载应答机。二次雷达可以利用发射机发射出脉冲信号，接受器将信号翻译成编码，在地面上可以显示出飞机的位置进行实时监控。

1.3广播式自动相关监视ADS-B

ADS-B利用地面与空中以及空对空的数据为主要的通信方式。空中的飞机发送飞机自身的相关信息以及接收其他飞机的信息情况，针对周围的空中飞机飞行情况分析出近期的交通情况，保证飞机与飞机之间不会撞上。

1.4多点定位监视系统

多点定位监视系统可以在地面实行监视，利用两个接收机构成两个位置函数曲线，在二维空间内两个函数交点解释飞机的位置，由于位置函数相对应的是曲线，因此，交点可能存在两个，这种情况下，需要更多的接收机。为了更准确地定位飞机的信息，系统需要精确地面与空中的时间差，将地面与空中的信号同步。

2场面监视技术的比较

通过对监视场面技术原理的有效分析可以得出，一次雷达技术优点是无需机载应答机就可完成飞机距离与方位的直观显示，缺点是对于能量电屏辐射要求较高，干扰特定目标显示，难以实现对飞机以及飞机高度的自动显示和识别，雷达回波常常会出现闪烁现象；二次雷达优点是抗干扰能力较强、发射功率比较小、目标稳定，缺点是应答机常常处于超负荷运行状态，在实际应用过程中往往会发生非同步串扰、同步干扰现象、回波可能发生暂时性中断；ADS-B优点是数据更新速度比较快，刷新频率比较高，信息传输量相比于二次雷达较多，建设成本相对较低，但是但相关机载设备上必须要安装相应的应答机；多点定位监视技术优点是无需安装导航机载设备就可完成定位监视，数据更新效率比较高，可通过手动设定的方式进行刷新，成本投入较低，定位精度较高，识别能力较强。在场面监视技术选择的过程中应充分结合机场的实际情况，对这几种场面监视技术进行科学合理的综合性应用。

3SAAB场监自动化系统的设计与实现

3.1国外设计实现

美国在新世纪航空系统的规划中表示：中小型机场以及大型机场都应结合地面和空中管理进行相互结合，包括起飞和空中飞行。强化SAAB场面监视自动化系统的监视功能，深刻要求对塔台和地面信息通信的功能进行完善，以便提高机场场面的可控制效果。尤其是在飞机起飞前、高峰期、节假日等时间段是机场最繁忙的时间段，不但要保证飞机的启航时间，更要注重相关人员以及设备的安全，同时对于带给机场高效率运行创意也要加强。当出现较为严厉的气候环境时，必须要精准掌握飞机的动向并时刻与地面保持联系，掌握飞机起飞和落地的具体时间和位置，充分运用机场面积。美国在一些高级机场对SAAB场面监视自动化系统进行多方面的检测和评估，并以示范性的目的展开研究，特别是运用gps定位非常广泛的机场。在欧洲，自动化场面监视系统在使用和引导过程中发挥得更加高效有条理，并严格按照规定的标准发展。其中航安组织专门制定了一系列相关的自动化场面监视系统实行标准。该实行标准在应用中提出了四个条件，并将其作为提高机场安全性以及场面监视系统的核心板块。其中前两个条件是机场安全性的保障，而后俩个条件有助于提高机场车辆和飞机的控制作用，加强机场的面积使用率。在此过程中SAAB场面监视自动化系统发挥的作用不容小觑，它是最核心的监视板块。当前，在国外各大机场都出现SAAB场面监视系统的应用案例。在不久的几年后，SAAB场面监视自动化系统在民航空管中将会更加安全、更加智能，更加高效的运行在民航发展中。为顺应当前民航企业发展形势，各大航空企业纷纷对场监自动化系统进行研究。

3.2国内设计实现

目前虽然国内已经有许多民航对场面监视系统的设计较为完善，但由于技术限制因素使得场面监视系统还不能完全通过SAAB场监自动化系统进行飞行员与地面进行直接的一一对接监视，并且通过间接监视系统也没有完全实现自动化。目前使用最多的场面监视设备是监视雷达，该系统主要出现在一线城市机场，如广州新机场、上海虹桥机场以及首都机场等大型机场。而国内大型机场用到的场面监视系统通常是一次雷达，一次雷达的监视主要是通过分析移动物的详细位置，进行加波信号分析。但是一次雷达在进行场面监视时对天气情况、地形环境以及障碍物的要求并不低，因此，为了缩小雷达监视中的盲区范围，可通过在具有一定距离的位置上设置超高天线塔，而雷达监视就设置在天线塔的顶端位置。然而由于存在候机楼或者其他较高建筑物，使得雷达监视也具有一定的盲区范围，因此需要精确配合其他辅助数据才能将飞行情况尽数掌握，尽管如此，场面车辆问题还是无法成为监视对象。

结语

SAAB场面监视自动化设备作为民航空管中最重要的组成部分，中国各大机场纷纷为其安全可靠性进行科学有效的设计与实现，并主动向国外正确的发展经验进行学习，积极作用到国内场面监视系统的完善管理中。SAAB场面监视系统在航班整个安全性层面来讲作用非常大，堪比安全系统的的中心螺旋，并且民航空管管理人员可视情况而定进行合理的规划，为提高中国公民出行便利及出行安全保障做巨大贡献。

参考文献

[1]中国民用航空局、国家发展和改革委、交通运输部.中国民用航空发展第十三个五年规划[R].中国民用航空局，2019.12.

[2]中国民用航空局.中国民航2019年6月份主要运输生产指标统计[R].中国民用航空局，2019.8.

[3]邵威，杨志谦.机场场面监视雷达的控制电路设计[J].电子设计工程，2019.11.